ૄ来源：DeepTechº深科技
近年来，柔性传感器因其可实现实时监测植物生理信号等方面的优势，在☎智慧农业、智慧医疗ë中发挥着越来越重要的作用。然而∏，复杂曲面广泛存在于人体器官和植物体表面，是柔性电子器件结构和功能设计中无法忽视的环境因素。
目前，研究人员通常通过减小器件尺寸的策略，来提高其对复杂曲面的适应能力。但是ω，小曲率的曲面由于器件ε最小尺寸的限制，通过以往的策略并不可行。
Advaced Mૠaterials Technolo″gÝies）
近日，相关论文以《设计用于不规则表面微环境温度监测的柔性和可变形植物传感器》（Flexible and Shape-Morphing Plant Sensors Designed for Microenvironment Temperatuટre Monitor⊄ing of Irregular Surfaces）为题发表在 Advaced Materials Technologåies 上 [1]。
中国农业大学理ਫ学院力学系ν硕士研究生董凯如为该论文第一作者，赵倩 副教授为论文通讯作者。
该团队设计出一种环状旋转对称结构，巧妙地借助该结构的失稳特性，实现了器ⓟ件对不可展曲面的自然包裹。该结构展现了较高的灵活性与§适应性，特别是对于曲率半径与器件几何尺寸相ì当的复杂曲面，都可实现贴附效果。
经研究人员验证，在维度转换过程中，结构变形产生的应变可控ê制在 0.1Ù% 以内。与此同时，对于球形果实的生é长变形，该结构也体现了较好的适应性。
图丨 a§、集成于同·尺度球面上的器件实物图以及器件局部放大图；b、电阻变化在加热和冷却循环期间测量的传感器的比例和校准结果（来源：Advaced Materials Tec੭hnologies）
那么，该传感器具˜体¼可满足平面和复杂曲面的√哪些实际需求呢？
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为了验证结构设计的有效性à，该团队首先ਬ针对常规平面应用场景和特殊的等尺度球面场景，在不同测试温度下的传感性能进行比较。实验证明，集成于球面上的器件传感性能几乎没有损失。
其次，在等尺度球面上进行了更大温度测量范围内¢的准确度评估。最后，他们验证了集成于果实ਪ表面的器件，对被测物体表面动态温度变ષ化的识别能力。
这种新型结构的提出，为基于平面微纳加工工艺制备三维柔性电子器件提供了重要的解决手段，突破了曲面应用ય场景对器件尺寸的限制，极大拓展了现有平 面柔性电子器件的应用空ćd;间。
另外，考虑该结构的稳定性问题，针对常规的平面应用场景，研究人员还提出了适用于常规平Ζ整叶片的温度传感器。该器件使用低等效模量多孔基底结构设计，减小了器件੍在长期监测的应用中对叶片自由生长的束缚，也在一定程度上提升了器件的延展率。
同时⇓，基底上的孔洞也为叶◑片进行正常生理活动提供了通道，包࠷括与环境的热量交换以及物质交换（各种挥发性有机物、二氧化碳、氧气等）。
值Ξ得关注的是，该器件十分小巧，整体只有 0.35mm 厚、27mg 重。其基底材料为聚ϑ二甲基硅氧烷，传感器部分为金薄膜材料，线性度较高。
据介绍，该传感器工作寿命较长，根据相关实验，在集成 20 天后，其可连续 24 小时同时检测微环境温度，而不会因生长导致功能障碍。
值得关注的是છ，该器件具备较高的灵敏度，可识别 0.1℃ 的温度变化，且对温度变化的响应时间在 10 秒以内。此外，该研究对户外应用场景中器件受风吹扰动而产生ⓟ的应变噪声，也进行℘了评估。
从功能角度来看，该器件兼顾了生η物兼容性和结构设计的科学性，⊥该研究为柔性电子技术在植物生理监测方面中所面临的问题ð和挑战提出了初步解决策略。
总地来说，实时在线a1;采集的¦监测数据，对精准获取植物的生长状态、预测生理活动趋势等þ具有重要的科学意义。
1.Kairu Dong, Yichao Wang, Ruiping Zhang, Zhouheng Wang, Xingwei Zhao, Zheng Chang, Bingwei Lu, Qian Zhao. Flexible and Shape-Morphing Plant Sensors Designed for Microenvironment Temperature Monitoring of Irregular Surfaces. Advaced Materials TÙechnologies (2022). https://onlinelibrary.∑wiley.com/doi/10.1002/admt.20૧2201204
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